[发明专利]一种水空两栖无人机的拉力测量装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种水空两栖无人机的拉力测量装置及测量方法，该装置由金属框架，电机，齿轮齿条传动啮合机构，旋翼桨叶干扰装置，拉力测量台及应变片，带有推力拉杆的底座等简易装置组成以用来实现模拟不同姿态下飞行器的受力形式。将飞行器固定在试验台上，控制齿轮齿条的运动使平台升降或倾斜从而获得不同姿态下的应变数据。测试台由四块应变片将飞行器滚转，偏航，俯仰方向的力矩通过应变表达出来。底座下有一个推力拉杆可以调节台面的高度。此平台可以放置在水中从而测得两栖无人机在水面边界层上的拉力。此外，旋翼桨叶干扰装置还会对桨叶喷射不同的水流，以此来测量不同角度下机体出入水时的桨叶气动力。

技术领域

本发明涉及水空两栖无人机技术领域，具体是一种简易精准的水空两栖无人机的拉力测量技术的实现。

背景技术

水空两栖无人机是指既可以在空中飞行，又可以在水中航行的无人机，有机结合了飞行器与潜水艇的优势。在无人机领域研究中，水空两栖无人机是一个重要研究方向，更广阔的空间使得无人机有了更多的可能性，在海洋救援、勘测侦察等方面有着巨大的潜力。水空两栖无人机的技术关键在于满足空中与水下正常工作，同时可以在空中飞行与水下航行两种模式之间稳定切换。目前已有的两栖无人机，缺少对入水和出水方案设计的有效研究，缺乏能够兼顾空中飞行性能和水下航行性能的方案，由于两种工作介质的物理差异，在两种介质中，尤其是在液—气边界层中旋翼的拉力以及整个机体在三个方向的力矩将变得完全不同。由于无法准确测量无人机水下及边界层上的整机受力，出水后的姿态控制将成为两栖飞行器稳定操纵的一大难点。

发明内容

针对现有水空两栖无人机操纵的复杂之处，本发明的目的是提供一种高效准确的水空两栖无人机拉力测量技术，能够测量出无人机在水下航行及即将出水状态下的旋翼拉力及俯仰，偏航和滚转力矩，以此来实现无人机从水下到空气中的稳定操纵，提高了两栖无人机的可操作性。

本申请通过以下技术方案实现上述效果：

一种水空两栖无人机的拉力测量装置，所述测量装置包括电机，两对控制不同方向转动的齿轮齿条啮合机构，带有应变片的测试台及附属推力拉杆的底座，金属框架，旋翼桨叶干扰装置；其中，所述旋翼桨叶干扰装置安装在金属框架上，所述金属框架的中部为旋翼测试台，所述旋翼桨叶干扰装置对准旋翼测试台，所述齿轮齿条啮合机构安装在所述测试台上。

进一步的，所述外部电机的输出轴通过轴承与分别两个齿轮相连，通过紧固螺丝定位在框体外侧。

进一步的，所述齿轮齿条啮合传动装置包含齿轮、齿条，固定两个齿条的长方形框架以及可供该框架上下移动的装置；

测试台的相对的两边分别固定两个齿条，所述齿条为长条形，其末端分别与两个齿轮紧密啮合，并由齿轮转动带动齿条移动；

所述齿条通过螺栓固定在长方形框架的两边，分别带动长方形框架朝着两个不同方向转动，所述长方形框架被齿条带动着向横向和纵向两个不同方向的水平面倾斜，继而带动测试台调整至不同的方位；

所述上下移动的装置包含紧固螺丝，连接螺母和细长连杆组成，调节时将螺丝拧松即可上下调节长方形框架的高度。

进一步的，所述带有应变片的测试台及附属推力拉杆的底座，由所述长方形框架调整测试台的姿态角；整个测试台下方除了支撑杆，还有推力拉杆通过紧固螺丝与测试台相连，可以通过调节推力拉杆的高度，以配合所述长方形框架以及可供该框架上下移动的装置一起调节平台高度，所述应变片安装于固定台面下方，四枚应变片布置在测试台的四边中心处，与其下连接齿条的框架相连，测得的实验数据由测试台下方的布置在四个方位的应变片表达出来。

进一步的，所述金属框架由金属杆制成的矩形体组成，两侧带有可供齿轮齿条机构上下移动的杆件。

进一步的，所述旋翼桨叶干扰装置由布置在框架两侧的支架支撑，左右两侧各布置三个喷头，三个喷头通过一根轴连接，整个结构构成一个复合铰链，每个喷头都可以在一个铰链上转动从而调节喷水的角度，每个喷头可更换不同的喷嘴以达到模拟不同水流的情况。